JP2008201311A - 車線維持支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者を快適な居眠り状態へ誘発する虞を低減すると共に、自車両の車線逸脱の防止を図った車線維持支援装置を提供すること。
【解決手段】運転者Ｄの覚醒度が低下している場合に、車線１０３内において自車両１０１が蛇行するように、操舵機構に補助トルクを付与する。これにより、他車等との接触を回避して危険を伴うことなしに、車線１０３内の走行を維持すると共に、運転者を快適な居眠り状態へと招く虞が低減される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車線維持支援装置に関する。

従来、車両用走行制御装置として、自車両の走行位置を検出し、検出された走行位置に基づいて補助操舵トルクを付与する車線追従走行制御（操舵制御）を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車線追従走行制御装置は、操舵トルク検出手段を備え、検出された操舵トルクが所定の判定閾値以上である場合に、運転者が操舵介入していると判定して、操舵制御を解除する機能を有している。さらに、この車線追従走行制御装置は、運転者の脇見を検出する脇見検出手段を備え、運転者の脇見を検出した場合には、判定閾値を通常より大きく設定することで操舵制御を解除し難くすると共に、付与される補助操舵トルクを強めることで自車両のふらつきの防止を図っている。
特開平２００２−３６２３９１号公報

しかしながら、従来技術では運転者の脇見が検知された場合に操舵補助トルクを強めることで自車両のふらつき防止を図っているため、この技術を運転者の覚醒度が低い場合にそのまま適用してしまうと、運転者の意識が低下して快適な居眠りを誘発する虞がある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、運転者を快適な居眠り状態へ誘発する虞を低減すると共に、自車両の車線逸脱の防止を図った車線維持支援装置を提供することを目的とする。

本発明による車線維持支援装置は、車線内の所定位置を走行するように操舵機構に補助トルクを付与する制御手段を備えた車線維持支援装置において、制御手段は、運転者の覚醒度が低下している場合に、自車両が蛇行走行するように補助トルクを制御することを特徴としている。

このような車線維持支援装置によれば、運転者の覚醒度が低下している場合に、車線内において自車両が蛇行するように、操舵機構に補助トルクを付与することができる。これにより、他車等との接触を回避して危険を伴うことなしに、車線内の走行を維持すると共に、運転者を快適な居眠り状態へと招く虞が低減される。なお、「覚醒度」とは、運転者の居眠り状態の程度を示すものであり、例えば、運転者が居眠り状態ではなく、正常に運転操作を行える場合には、「覚醒度が高い」とし、運転者が居眠り状態であり、集中力が低下し正常な運転操作を行えない場合には、「覚醒度が低い」とする。

また、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクが所定の判定閾値以上である場合に、制御手段による補助トルクの付与を中止する制御中止手段と、を備え、運転者の覚醒度が低下している場合に、所定の判定閾値を運転者の覚醒度が低下していない場合に比して大きく設定することが好ましい。これにより、運転者の覚醒度が低下している場合には、覚醒度が低下していない場合に比して、判定閾値が大きく設定されるので、制御手段による補助トルクの付与が中止され難くなる。そのため、覚醒度が低下している場合に、制御手段による補助トルクの付与が確実に行われる。また、制御手段は、運転者の覚醒度が低下している場合に、自車両が不規則に蛇行するように補助トルクを制御することが好ましい。

本発明によれば、運転者を快適な居眠り状態へ誘発する虞を低減すると共に、自車両の車線逸脱の防止を図った車線維持支援装置を提供することができる。

以下、本発明による車線維持支援装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る車線維持支援装置１００を示すシステム構成図である。

図１に示す車線維持支援装置１００は、自車両１０１（図３参照）が走行する走行レーン（車線）１０３を認識し、走行レーン１０３と自車両１０１との位置に基づいて、自車両１０１が走行レーン１０３を逸脱するか否かを判定し、自車両１０１が逸脱すると判定された場合に、操舵補助トルクを付与し車線維持支援を行うものである。すなわち、車線維持支援装置１００は、操舵機構に付与される操舵補助トルクを制御して、自車両１０１が走行レーン中央１０４付近を走行するように走行支援を行う。車線維持支援装置１００は、車線維持支援電子制御ユニット（以下、「車線維持支援ＥＣＵ」という。）１を備え、この車線維持支援ＥＣＵ１は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。

車線維持支援装置１００は、運転者Ｄの顔画像を撮像する顔画像撮像カメラ２、顔画像撮像カメラ２からの映像信号に基づいて画像処理を行う顔画像処理電子制御ユニット（以下、「顔画像処理ＥＣＵ」）３、車両前方の画像を取得する車両前方画像撮像カメラ４、車両前方画像撮像カメラ４からの映像信号に基づいて画像処理を行う前方画像処理電子制御ユニット（以下、「前方画像処理ＥＣＵ」という）５、車速を検出する車速センサ６、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ７を有している。これらの顔画像処理ＥＣＵ３、前方画像処理ＥＣＵ５、車速センサ６、及び操舵トルクセンサ７からの出力信号は車線維持支援ＥＣＵ１に入力されている。さらに、車線維持支援ＥＣＵ１には、警報音を出力する警報器８が電気的に接続されている。

また、車線維持支援ＥＣＵ１には、レーンキープスイッチ１２が電気的に接続されている。このレーンキープスイッチ１２は、運転者Ｄによる操作によって車線維持支援装置１００の起動（ＯＮ）と停止（ＯＦＦ）を選択するためのスイッチである。レーンレーンキープスイッチ１２では、運転者によって選択されているＯＮ／ＯＦＦの情報をスイッチ信号として車線維持支援ＥＣＵ１に送信する。

また、車線維持支援装置１００は、操舵トルクを制御する操舵電子制御ユニット（以下、「操舵ＥＣＵ」という。）１０を備えている。この操舵ＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。操舵ＥＣＵ１０は、車線維持支援ＥＣＵ１、操舵トルクセンサ７、及び操舵アクチュエータ１１と電気的に接続されている。操舵ＥＣＵ１０は、車線維持支援ＥＣＵ１及び操舵トルクセンサ７から信号が入力され、操舵アクチュエータ１１に付与する操舵補助トルクを演算して、操舵アクチュエータ１１を制御する。操舵アクチュエータ１１は、例えば電動モータを有し、ステアリングシャフト（不図示）に操舵補助トルクを付与するものである。

顔画像撮像カメラ２は、例えばコラムカバー９の上面に設置され、運転者Ｄの顔画像を取得するものである。顔画像処理ＥＣＵ３は、入力された映像信号に基づいて、画像処理を行い運転者Ｄの顔画像を認識し、運転者Ｄの覚醒度を判定する覚醒度判定手段として機能するものである。この顔画像処理ＥＣＵ３は、運転者Ｄの顔画像に基づいて、運転者Ｄの閉眼状態を検出し、閉眼している場合に、運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定する。なお、覚醒度判定手段としては、運転者Ｄの顔向き角度を判定して、運転者Ｄが下方を向いている場合に覚醒度が低いと判定してもよい。

車両前方画像撮像カメラ４は、車両１０１の車室前方中央に配置され、フロントガラス越しに車両前方の路面の画像を取得するものである。前方画像処理ＥＣＵ５は、入力された映像信号に基づいて、画像処理を行い、自車両１０１が走行している走行レーン１０３の両端を区画する道路区画線（道路に描かれた白線、黄色線や道路上に配置、または埋め込まれたブロック等の場合があるが、以下、「白線」という。）１０２を検出し、自車両１０１が走行する走行レーン１０３を認識する。

車線維持支援ＥＣＵ１は、前方画像処理ＥＣＵ５、車速センサ６、及び操舵トルク７からの各出力信号に基づいて、自車両１０１の将来の走行軌跡を予想し、前方画像処理ＥＣＵ５によって認識された白線位置と比較することで、自車両１０１が走行レーン１０３を逸脱するか否かを判定する。

また、車線維持支援ＥＣＵ１は、自車両が走行レーンを逸脱すると判定された場合に、操舵ＥＣＵ１０に出力信号を送信し、操舵ＥＣＵ１０は、操舵アクチュエータ１１を駆動させて、操舵補助トルクを付与させることができる。

また、車線維持支援ＥＣＵ１は、操舵トルクセンサ７によって検出された操舵トルクが所定の判定閾値Ｑ以上である場合に、操舵補助トルクの付与を中止（中断）する制御中止手段として機能する。なお、「所定の判定閾値」とは、運転者が自分の意思で操舵操作を実行しているか否かを判定するための判定基準値となるものである。操舵トルクセンサ７によって検出された操舵トルクが所定の判定閾値Ｑ以上である場合には、操舵補助トルクの付与が中止され、一方、操舵トルクセンサ７によって検出された操舵トルクが所定の判定閾値Ｑ以上でない場合には、操舵補助トルクの付与が実行可能な状態となっている。

ここで、車線維持支援ＥＣＵ１は、覚醒度判定手段によって運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定された場合に、自車両１０１が走行レーン１０３内で蛇行するように操舵補助トルクを付与することができる。

また、車線維持支援ＥＣＵ１は、覚醒度判定手段によって運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定された場合に、上記「所定の判定閾値」を運転者Ｄの覚醒度が低下していない場合に比して大きく設定する。これにより、運転者Ｄの覚醒度が低下している場合に、操舵補助トルクの付与が中止され難くなる。

操舵ＥＣＵ１０のＲＯＭには、ＣＰＵを作動させるプログラムのほかに、操舵補助トルクを設定するためのデータ（マップ）などが記憶されている。次に、操舵補助トルクの設定例の一例について、図２を参照して説明する。図２は、操舵補助トルクの設定例を示すグラフである。図２では、縦軸に付与される操舵補助トルクの大きさを示し、横軸に走行レーン１０３内における自車両１０１の横方向の位置を示している。縦軸に示される操舵補助トルクの大きさは、縦方向の中央においてゼロであり、「＋」（図示上側）が自車両を左方向に操向するための操舵補助トルクであり、「−」（図示下側）が自車両を右方向に操向するための操舵補助トルクである。

また、図２において、実線で示すＬ１は、通常時おける操舵補助トルクの設定例である。運転者Ｄの覚醒度が低下していない場合には、通常時における操舵制御が実行され、Ｌ１で示す操舵補助トルクが付与される。例えは、自車両１０１が走行レーン中央１０４を走行している場合には、操舵補助トルクは付与されず、自車両１０１が走行レーン中央１０４より右側を走行している場合には、左方向への操舵補助トルクが付与され、自車両１０１が走行レーン中央１０４より左側を走行している場合には、右方向への操舵補助トルクが付与される。具体的には、自車両１０１が走行レーン中央１０４より右側において点Ｐ１を超えない位置を走行している場合、左方向への操舵補助トルクは、走行レーン中央１０４からの距離に比例して増加し、自車両１０１が点Ｐ１より外側を走行している場合、操舵補助トルクは、一定の値となる。自車両１０１が走行レーン中央１０４より左側において点Ｐ２を越えない位置を走行している場合、右方向への操舵補助トルクは、走行レーン中央１０４からの距離に比例して増加し、自車両１０１が点Ｐ２より外側を走行している場合、操舵補助トルクは、一定の値となる。

また、図２において、破線で示すＬ２及び実線で示すＬ３は覚醒度低下時おける操舵補助トルクの設定例である。運転者Ｄの覚醒度が低下している場合には、覚醒度低下に対応した操舵制御が実行され、例えば最初はＬ２で示す操舵補助トルクが付与され、次にＬ３で示す操舵補助トルクが付与され、その後Ｌ２で示す操舵補助トルク、Ｌ３で示す操舵補助トルクが交互に付与される。なお、自車両１０１が白線１０２に近づいた場合には、白線１０２を超えないように、操舵補助トルクが付与される。

Ｌ２では、自車両１０１が走行レーン中央１０４より左側に位置する点Ｐ３を走行している場合には、操舵補助トルクは付与されず、自車両１０１が走行レーン中央１０４を走行している場合には左方向への操舵補助トルクが付与される。具体的には、自車両１０１が点Ｐ３より右側において点Ｐ４を超えない位置を走行している場合、左方向への操舵補助トルクは、点Ｐ３からの距離に比例して増加し、自車両１０１が点Ｐ４より外側を走行している場合、操舵補助トルクは、一定の値となる。自車両１０１がＰ３より左側において点Ｐ５を越えない位置を走行している場合、右方向への操舵補助トルクは、点Ｐ３からの距離に比例して増加し、自車両１０１が点Ｐ５より外側を走行している場合、操舵補助トルクは、一定の値となる。

Ｌ３では、自車両１０１が走行レーン中央１０４より右側に位置する点Ｐ６を走行している場合には、操舵補助トルクは付与されず、自車両１０１が走行レーン中央１０４を走行している場合には左方向への操舵補助トルクが付与される。具体的には、自車両１０１が点Ｐ６より右側において点Ｐ７を超えない位置を走行している場合、右方向への操舵補助トルクは、点Ｐ６からの距離に比例して増加し、自車両１０１が点Ｐ７より外側を走行している場合、操舵補助トルクは、一定の値となる。自車両１０１がＰ６より左側において点Ｐ８を越えない位置を走行している場合、左方向への操舵補助トルクは、点Ｐ６からの距離に比例して増加し、自車両１０１が点Ｐ８より外側を走行している場合、操舵補助トルクは、一定の値となる。

このように、Ｌ２及びＬ３を交互に選択することで、自車両１０１を蛇行させることができる。また、その他の操舵補助トルクの設定パターンを複数種類準備して、複数種類の操舵補助トルクの設定パターンを不規則に選択することで、自車両１０１が不規則に蛇行するような操舵補助トルクを付与することができる。

なお、覚醒度低下時に対応した操舵制御において、Ｌ２で示す操舵補助トルク、Ｌ３で示す操舵補助トルクを交互に付与する必要はなく、例えば、Ｌ２で示す操舵補助トルクを複数回付与した後に、Ｌ３で示す操舵補助トルクを付与してもよい。

次に、覚醒度低下に対応した操舵制御によって蛇行する自車両１０１の走行軌跡の一例について、図３を参照して説明する。図３は、覚醒度低下時において操舵補助トルクが付与されて蛇行する自車両の走行軌跡の一例を示す平面図である。図３に示すように、自車両１０１は、運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定されると、操舵補助トルクが付与され、蛇行するように制御される。また、自車両１０１が白線１０２に近づくと、白線１０２の反対方向への操舵補助トルクが付与され、自車両１０１は走行レーン１０３内において蛇行する。

次に、車線維持支援ＥＣＵ１で実行される制御処理について図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、車線維持支援ＥＣＵ１で実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。まず、車線維持支援ＥＣＵ１では、例えばレーンキープスイッチ１２からのスイッチ信号に基づいて、車線維持支援システム（ＬＫＡシステム）が起動中であるか否かの判定を行う（Ｓ１）。ＬＫＡシステムが起動中であると判定された場合には、ステップ２に進み、ＬＫＡシステムが起動中であると判定されなかった場合には、処理を終了する。

ステップ２では、車線維持支援ＥＣＵ１は操舵トルクセンサ７からの信号に基づいて操舵トルクを算出し、操舵トルクが所定の判定閾値Ｑ（初期値ｑ１）以上であるか否かの判定を行う。操舵トルクが所定の判定閾値Ｑ以上であると判定された場合には、ステップ３に進み、操舵補助トルクの付与を中止（制御を中断）して処理を終了する。一方、操舵補助トルクが所定の判定閾値Ｑ以上であると判定されなかった場合には、ステップ４に進む。

ステップ４では、車線維持支援ＥＣＵ１は顔画像処理ＥＣＵ３からの信号に基づいて運転者Ｄの覚醒度が低下しているか否かの判定を行う。運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定された場合には、警報音を出力して（Ｓ５）、ステップ６に進む。一方、運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定されなかった場合にはステップ７に進む。

ステップ６では、車線維持支援ＥＣＵ１は所定の判定閾値Ｑにｑ１を設定し、ステップ８に進む。ステップ７では、車線維持支援ＥＣＵ１は所定の判定閾値Ｑにｑ２（ｑ１＞ｑ２）設定し、ステップ９に進む。このように、覚醒度が低下している場合には所定の判定閾値Ｑを、覚醒度が低下していない場合に比して大きく設定している。

ステップ８及びステップ９では、車線維持支援ＥＣＵ１は、記憶部に記憶されたマップ（図２）を参照して、覚醒度低下時に対応する制御（Ｓ８）、通常制御（Ｓ９）を実行して処理を終了する。自車両１０１は、覚醒度低下時に対応する制御が実行されると、走行レーン１０３内で蛇行ように制御される。また、自車両１０１は、通常制御が実行されると、走行レーン中央１０４付近を走行するように制御される。

このような車線維持支援装置１００によれば、運転者Ｄの覚醒度が低下している場合に、走行レーン１０３内において自車両１０１が蛇行するように、操舵機構に操舵補助トルクを付与するので、運転者Ｄを快適な居眠り状態へと招くことがない。また、走行レーン１０３内において自車両１０１が蛇行するので、他車等との接触を回避して、危険を伴うことなしに車線維持支援を行うことができ、自車両１０１の車線逸脱を防止することができる。また、自車両１０１が走行レーン１０３内で蛇行しているため、自車両１０１が居眠り運転（異常状態）であることを周囲に認知させやすくなる。

また、車線維持支援装置１００は、操舵トルクセンサ７によって検出された操舵トルクが所定の判定閾値Ｑ以上である場合に、車線維持支援システムを解除して操舵補助トルクの付与を中止することができる。また、覚醒度が低下している場合に、所定の判定閾値Ｑを覚醒度が低下していない場合に比して大きく設定しているので、車線維持支援システムが解除されにくくなり、確実に操舵補助トルクを付与することができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、運転者Ｄの覚醒度が低下している場合に、「所定の判定閾値」を運転者の覚醒度が低下していない場合に比して大きく設定しているが、「所定の判定閾値」を一定の値としてもよい。

また、上記実施形態では、図２に示すマップに基づいて、操舵機構に付与される操舵補助トルクを設定しているが、操舵補助トルクの設定は、これに限定されず、例えば、自車両１０１が走行レーン中央１０４を走行している場合に、右方向への操舵補助トルクを付与してもよく、操舵補助トルクを付与しなくてもよい。要は、運転者の覚醒度が低下している場合に、自車両が蛇行するように操舵補助トルクを付与すればよく、規則的な蛇行でも、不規則な蛇行でもよい。

また、上記実施形態では、運転者Ｄが閉眼している場合に、運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定しているが、その他の方法によって運転者Ｄの覚醒度を判定してもよい。例えば、運転者Ｄの顔向き角度を演算し、運転者Ｄが下方を向いている場合に、運転者Ｄの覚醒度が低下していると判定してもよい。また、例えば、運転者の血圧、脳波等の生体情報を用いて覚醒度を判定してもよい。

また、上記車線維持支援装置１００において、運転者の脇見を判定する脇見判定手段を備えた車線維持支援装置としてもよい。

本発明の実施形態に係る車線維持支援装置を示すシステム構成図である。 操舵補助トルクの設定例を示すグラフである。 覚醒度低下時において操舵補助トルクが付与されて蛇行する自車両の走行軌跡の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る車線維持支援ＥＣＵで実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…車線維持支援ＥＣＵ（制御手段、制御中止手段）、３…顔画像処理ＥＣＵ（覚醒度判定手段）、７…操舵トルクセンサ、１０…操舵ＥＣＵ（制御手段、制御中止手段）、１００…車線維持支援装置、１０１…自車両、１０３…走行レーン（車線）、１０４…走行レーン中央。

Claims (3)

1. 車線内の所定位置を走行するように操舵機構に補助トルクを付与する制御手段を備えた車線維持支援装置において、
   前記制御手段は、運転者の覚醒度が低下している場合に、自車両が蛇行するように前記補助トルクを制御することを特徴とする車線維持支援装置。
2. 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクが所定の判定閾値以上である場合に、前記制御手段による補助トルクの付与を中止する制御中止手段と、を備え、
   前記運転者の覚醒度が低下している場合に、前記所定の判定閾値を前記運転者の覚醒度が低下していない場合に比して大きく設定することを特徴とする請求項１記載の車線維持支援装置。
3. 前記制御手段は、運転者の覚醒度が低下している場合に、自車両が不規則に蛇行するように前記補助トルクを制御することを特徴とする請求項１又は２記載の車線維持支援装置。

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